研究发表于10月权威学术期刊

韩国国内研究团队开发出一种有机材料,可将人眼看不见的红外光转换为电流信号。利用这一材料可以高灵敏度地探测红外光,有望应用于自动驾驶汽车以及航天和军事设施、生物医疗健康等领域。


21日,亚洲大学表示,Kim Jonghyeon教授(应用化学生命工学系·研究生院分子科学技术学科)研究团队通过与韩国化学研究院所属的 Ko Seojin、Yoon Seongcheol 博士研究团队开展联合研究,开发出了可高效吸收近红外光的有机半导体材料及其有机光电探测器器件。


相关成果以“利用新型非富勒烯系非对称电子受体材料开发高光检出率近红外有机光电探测器”为题,发表于材料领域权威学术期刊《ACS Nano》2024年10月刊。Asian University分子科学技术学科硕博连读课程的 Lee Ayeong、韩国化学研究院的 Ha Jongun 博士作为共同第一作者参与研究,Kim 教授与韩国化学研究院的 Ko Seojin、Yoon Seongcheol 博士共同担任通讯作者。


亚洲大学研究团队负责光电探测器器件的结构设计和性能优化研究,韩国化学研究院则负责近红外吸光材料的开发研究。Park Seongjun 教授(电子工学系·智能半导体工学系)和 Heo Junseok 教授(智能半导体工学系·电子工学系)研究团队也参与了器件分析研究。


红外线不同于可见光,人眼无法直接观测,但已被广泛应用于多个领域。这是因为可以将人体等生物体以及发动机、天体等发出的热量成像,从而实现探测与识别。因此,红外线被用于自动驾驶汽车、航天和军事设施,以及生物医疗健康传感器、光通信等领域。


[资料来源= 亚洲大学 提供]

[资料来源= 亚洲大学 提供]

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然而,红外波段的光信号能量较低,难以与日常生活中存在的各种噪声信号区分开来,加之材料开发难度较大,能够对长波长近红外进行高灵敏探测的有机光电探测器的开发一直相对滞后。


为此,联合研究团队开发出一种既便于调控光吸收波长、又能高效吸收近红外光的有机近红外吸收材料,并计划通过调控利用该材料制备的薄膜(film)纳米结构的方式,实现高灵敏近红外光电探测器。


联合研究团队将此次开发的有机半导体材料与共轭高分子一起制备成体异质结薄膜,并将其应用于光电探测器中,确认在1000纳米近红外光下,可实现光检出度超过 1012 Jones 的高灵敏光传感器。这一水平比现有商用硅光电探测器高出约4至5倍。


研究团队进一步利用基于新材料制备的高灵敏光电探测器,将其应用于光学血流测量传感器,对人体脉搏波进行了分析。研究团队表示,利用本次开发的光电探测器,还可以精密探测血管健康状况。



Kim 教授表示:“一直以来,在对1000纳米以上近红外光进行高灵敏检测方面存在诸多困难,本次研究为此提供了可行的解决方案。我们期待此次开发的材料与器件技术,能够应用于高灵敏近红外相机、红外通信、生物医疗健康传感器等多种新兴产业。”


本报道由人工智能(AI)翻译技术生成。

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